أمثلة على الأجهزة المضمنة
تتضمن الأنظمة المضمنة، كما ذكرنا سابقًا، استخدام برامج معينة ويتم وضعها بهدف تنفيذ غرض معين أو داخل جهاز أكبر. تتوفر الأجهزة المضمنة في شبكات تطبيقات واسعة وليس فقط في أجهزة الكمبيوتر. هناك أمثلة لا حصر لها من الأجهزة المضمنة.
يمكن العثور على الأجهزة المدمجة في الألعاب الكهربائية وأجهزة تنظيم ضربات القلب وحتى المواقد الكهربائية. يعتقد بعض الخبراء أن معظم الأجهزة التي تعمل بالطاقة الكهربائية تحتوي على نظام مدمج. يقترح آخرون ويتوقعون أن كل جهاز كهربائي سيشمل جهازًا مدمجًا في المستقبل. قريبًا، سيكون من الممكن أيضًا توصيله بالإنترنت.
تنقسم الأجهزة المضمنة، كما ذكرنا، إلى أجهزة مدمجة قائمة بذاتها، وأجهزة مدمجة في الوقت الفعلي، وأجهزة مدمجة متصلة بالشبكة، وأجهزة محمولة مدمجة، وهذه الأنواع الأربعة لها أهمية كبيرة في حياتنا اليومية، وكلها منهم استخدامات واسعة.
نراجع أدناه أمثلة على الأجهزة المدمجة التي نستخدمها في حياتنا اليومية، وهي تشمل
- ساعات منبه رقمية
- كاونترات لمحطات الدفع ومواقف السيارات
- المكانس الكهربائية الروبوتية
- ساعة ذكية في متناول اليد
- الغسالات وغسالات الصحون
- الأنظمة التي تحافظ على سلامة المنزل
- مكيفات الهواء والثرموستات
- المواقد الكهربائية وماكينات صنع الشاي أو القهوة
- إشارات المرور
- آلات بيع القهوة
- أجهزة إنذار الحريق وكاشفات أول أكسيد الكربون
- طابعات وآلات تصوير وفاكسات وماسحات ضوئية
- كاميرات رقمية وفيديو
- حاسبات
- مفاتيح بوابة التحكم عن بعد
- مقياس حرارة رقمى
- كاشفات الحركة بالأشعة تحت الحمراء
- أجهزة المساعد الرقمي الشخصي وأجهزة الكمبيوتر المحمولة مثل أجهزة الكمبيوتر المحمولة
- أنظمة الإضاءة
- أجهزة الملاحة GPS
- الأجهزة الطبية مثل أجهزة مراقبة معدل ضربات القلب وأجهزة تنظيم ضربات القلب
- الأجهزة التي تعمل عند تشغيلها على جهاز كمبيوتر، مثل مشغلات الأقراص المضغوطة وأجهزة iPod ومشغلات MP3
- آلات الحصول على تذاكر وقوف السيارات.
- آلات تسجيل النقدية
- منصات التوقيع الرقمي
- العاب الكترونيه
- ثلاجات ومجمدات
- خزائن إلكترونية لتخزين الأشياء الثمينة
- جهاز التوجيه
- أنظمة بدء التشغيل والتحكم في السيارة (مثبت السرعة، ABS، التحكم في ناقل الحركة، الحقن الإلكتروني للوقود، أنظمة الترفيه داخل السيارة)
ما هو المقصود بالجهاز المدمج
الجهاز المضمن هو جهاز يتضمن نظام تشغيل لغرض معين. قد يتمكن نظام هذا الجهاز المضمن من الاتصال بالإنترنت.
يحتوي الجهاز المضمن على العديد من التطبيقات الواسعة في الأسواق الاستهلاكية والأسواق التجارية وأسواق السيارات والأسواق الصناعية والرعاية الصحية، وتشير التقديرات الأخيرة إلى أنه سيتم توصيل أكثر من 15 مليار جهاز مدمج بالإنترنت.
يعمل الجهاز المتكامل من خلال نظام تشغيل خاص يساعد الجهاز على أداء وظيفته. تشمل الأمثلة على الأجهزة المضمنة غسالات الصحون وأجهزة الصراف الآلي المصرفية. أما بالنسبة للأجهزة التي تتصل بالإنترنت، فيُطلق عليها الأجهزة الذكية، وإذا لم يكن للجهاز ميزة الاتصال بالإنترنت، فلا يطلق عليه جهازًا ذكيًا.
نظرًا لأن الأجهزة المضمنة بها موارد حوسبة محددة ومتطلبات طاقة صارمة، فإن كتابة برامجها الخاصة تعتبر مجالًا متخصصًا لا يستطيع العمل فيه سوى أولئك الذين يتقنونها، وهذا يتطلب معرفة البرمجة ومكونات الأجهزة.
كيف تعمل الأجهزة المضمنة
تتكون الأجهزة المدمجة من مكونات تضمن عمل الجهاز بشكل صحيح دون أي أعطال أثناء العمل، والمكونات المتوفرة في معظم الأجهزة المدمجة هي
- المتحكمات الدقيقة، والمعروفة باسم معالجات الإشارات الرقمية (DSP)، هي خوارزمية معقدة مفيدة للمعالجة الرقمية.
- مصفوفات البوابة الميدانية القابلة للبرمجة (FPGAs) لتخصيص أو تصميم أنظمة الأجهزة المدمجة
- تقنية GPU، “معالج الرسوميات” وهي عبارة عن بطاقة مدمجة في معالج الجهاز المدمج.
- صفائف البوابة
- الدوائر المتكاملة الخاصة بالتطبيق (ASIC) هي شرائح تستخدم لأغراض محددة في تصنيع الأجهزة المدمجة.
ترتبط أنظمة المعالجة هذه بمكونات أخرى مفيدة لإدارة الواجهات الكهربائية والميكانيكية، ويتم الاحتفاظ بإرشادات البرمجة للأجهزة المضمنة في برامج تسمى البرامج الثابتة في ذاكرة قراءة أو في رقائق فلاش تعمل على جهاز كمبيوتر أو مورد معين، ومن أجل الأجهزة المضمنة قابلة للاستخدام ومتصلة بالأجهزة، مثل شاشات العرض.
أنواع الأجهزة المدمجة
يمكن تقسيم الأجهزة المضمنة إلى أربعة أنواع حسب الأداء بالإضافة إلى المتطلبات الوظيفية، والتي تشمل
- أجهزة مضمنة بنظام تشغيل في الوقت الفعلي (ناعم وصعب)
- أنظمة مدمجة قائمة بذاتها
- أنظمة الشبكة المدمجة
- الأنظمة المحمولة المدمجة
الأجهزة المضمنة بنظام تشغيل في الوقت الحقيقي، تم تصميم الأجهزة المضمنة للقيام بالمهمة في الوقت الفعلي، كما تم تصميم وتركيب أنظمتها لأداء مهام معينة في فترة زمنية محددة، وتنقسم هذه الأجهزة إلى نوعين مختلفين أيضًا
- الأجهزة المضمنة مع نظام تشغيل ناعم في الوقت الفعلي يعد إكمال المهمة وإكمالها ذا أهمية قصوى لهذه الأنظمة، في حين أن الموعد النهائي لهذه المهمة ليس وقتًا طويلاً
- الأجهزة المضمنة بنظام تشغيل الوقت الفعلي الصعب تولي هذه الأنظمة أهمية كبيرة للمواعيد النهائية، لذلك يجب ألا تتأخر الأجهزة المضمنة عن المهمة في الوقت الفعلي المصممة بأي شكل من الأشكال.
تتضمن أمثلة الأجهزة المضمنة بنظام تشغيل في الوقت الفعلي ما يلي
- نظام صوت الكمبيوتر (نظام تشغيل ناعم في الوقت الحقيقي)
- نظام التحكم في الطائرات (نظام تشغيل في الوقت الحقيقي الصعب)
الأنظمة المدمجة المستقلة لا تحتاج هذه الأنظمة إلى جهاز مضيف مثل جهاز كمبيوتر أو معالج خاص لأداء المهام الموكلة إليها. تتضمن بعض الأمثلة على الأنظمة المضمنة المستقلة ما يلي
- أفران الميكروويف
- غسالة
- أجهزة ألعاب الفيديو
الأنظمة المضمنة في الشبكة ترتبط هذه الأنظمة ببعضها البعض من خلال شبكة سلكية أو لاسلكية لأداء مهام معينة أو من أجل توفير مخرجات للأجهزة المتصلة بها. يعتمدون على الشبكة المتصلة لأداء المهام المحددة المسندة إليها، وتتكون من مكونات مثل وحدات التحكم وأجهزة الاستشعار. تتضمن أمثلة الأنظمة المضمنة في الشبكة ما يلي
- ماكينات الصراف الآلي
- أنظمة أمن الوطن
- ماكينات كنس البطاقات
الأنظمة المدمجة المحمولة هذه الأنظمة أصغر حجمًا وأسهل في الاستخدام من الأنظمة السابقة المذكورة أعلاه. على الرغم من أن ذاكرة هذه الأنظمة محدودة، إلا أن الأشخاص يفضلون استخدام هذه الأدوات نظرًا لسهولة نقلها وسهولة استخدامها. تتضمن أمثلة الأنظمة المدمجة المحمولة ما يلي
- الكاميرات الرقمية
- الهواتف المحمولة
- الساعات الذكية
- تعقب اللياقة البدنية وتعقب الحركة.
ال